RU123978U1 - WEARABLE RADIATION MONITOR - Google Patents

WEARABLE RADIATION MONITOR Download PDF

Info

Publication number
RU123978U1
RU123978U1 RU2012126452/28U RU2012126452U RU123978U1 RU 123978 U1 RU123978 U1 RU 123978U1 RU 2012126452/28 U RU2012126452/28 U RU 2012126452/28U RU 2012126452 U RU2012126452 U RU 2012126452U RU 123978 U1 RU123978 U1 RU 123978U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
gamma
neutron
detector
driver
Prior art date
Application number
RU2012126452/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Дерстуганов
Александр Сергеевич Шеин
Андрей Львович Крымов
Галина Анатольевна Кунцевич
Леонид Викторович Викторов
Владимир Леонидович Петров
Борис Владимирович Шульгин
Original Assignee
Алексей Дерстуганов
Александр Сергеевич Шеин
Андрей Львович Крымов
Галина Анатольевна Кунцевич
Леонид Викторович Викторов
Владимир Леонидович Петров
Борис Владимирович Шульгин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Дерстуганов, Александр Сергеевич Шеин, Андрей Львович Крымов, Галина Анатольевна Кунцевич, Леонид Викторович Викторов, Владимир Леонидович Петров, Борис Владимирович Шульгин filed Critical Алексей Дерстуганов
Priority to RU2012126452/28U priority Critical patent/RU123978U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU123978U1 publication Critical patent/RU123978U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Носимый радиационный монитор, включающий чувствительный к гамма-излучению пластиковый сцинтилляционный детектор, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем, усилитель-формирователь сигналов от фотоэлектронного умножителя, подсистему питания на базе аккумулятора, радиоканал связи с центральным компьютером, канал связи со спутниковой навигационной системой и интеллектуальный модуль управления и обработки информации с жидкокристаллическим индикатором, отличающийся тем, что дополнительно содержит нейтронный детектор на базе гелиевых газоразрядных счетчиков, аппаратно и программно связанный с интеллектуальным модулем через дополнительный усилитель-формирователь.Wearable radiation monitor, including a gamma-sensitive plastic scintillation detector, optically coupled to a photoelectronic multiplier, an amplifier-driver of signals from a photoelectronic multiplier, a battery-based power subsystem, a radio communication channel with a central computer, a communication channel with a satellite navigation system and an intelligent control module and processing information with a liquid crystal indicator, characterized in that it further comprises a neutron detector based helium gas-discharge meters, hardware and software connected to the intelligent module through an additional amplifier-driver.

Description

Заявляемая полезная модель носимого радиационного монитора (НОРМ) относится к детекторным системам, предназначенным для поиска (обнаружения, локализации) ядерных материалов и радиоактивных веществ (ЯМ и РВ) по их гамма- и (или) нейтронному излучению. НОРМ может использоваться автономно либо входить составной частью в мобильные комплексы радиационного контроля для расширения функциональных возможностей последних, особо - при поиске ЯМ и РВ на труднодоступных участках местности. Задачи поиска и обнаружения ЯМ и РВ возникают в случаях радиационных аварий, или в случаях утери или преднамеренного (злоумышленного) вывоза и захоронения ЯМ и РВ, либо в других случаях незаконного (несанкционированного) обращения с ЯМ, РВ и радиоактивными отходами. НОРМ может также использоваться для радиационного мониторинга местности.The inventive utility model of a portable radiation monitor (NORM) relates to detector systems designed to search (detect, localize) nuclear materials and radioactive substances (NM and PB) by their gamma and (or) neutron radiation. NORM can be used autonomously or be an integral part of mobile radiation monitoring systems to expand the functionality of the latter, especially when searching for nuclear materials and explosives in hard-to-reach areas. The tasks of searching and detecting NM and radioactive substances arise in cases of radiation accidents, or in cases of loss or intentional (malicious) removal and disposal of nuclear materials and radioactive substances, or in other cases of illegal (unauthorized) handling of nuclear materials, radioactive waste and radioactive waste. NORM can also be used for radiation monitoring of the area.

Известны дозиметры-радиометры, пригодные для поиска РВ по гамма-излучению, в которых в качестве детекторов используются счетчики Гейгера-Мюллера (например, дозиметр-радиометр МКС-15Д «Снегирь», дозиметр-радиометр МКС-10Д «Чибис», технические характеристики которых приведены в каталоге фирмы «Доза» [Каталог «Аппаратура радиационного контроля», НЛП «Доза», на сайте компании ]). Однако, чувствительность таких приборов в 102-103 раз ниже минимальной, требуемой для поисковых радиометров. Поэтому указанный класс приборов радиационного контроля, предназначенный для индивидуальной дозиметрии, не пригоден для решения задач поиска ЯМ и РВ.Known dosimeters-radiometers suitable for searching for radioactive substances by gamma radiation, in which Geiger-Muller counters are used as detectors (for example, the Bullfighter MKS-15D dosimeter-radiometer, the Chibis dosimeter-radiometer, the technical characteristics of which given in the catalog of the company "Dose" [Catalog "Equipment for radiation monitoring", NLP "Dose", on the website of the company]). However, the sensitivity of such devices is 10 2 -10 3 times lower than the minimum required for search radiometers. Therefore, the indicated class of radiation monitoring devices intended for individual dosimetry is not suitable for solving the problems of searching for nuclear materials and radioactive substances.

Уместно подчеркнуть, что количественно чувствительность поисковых радиометров принято характеризовать значениями порогов обнаружения, регламентируемых в Российской Федерации документом ГОСТ Р 51635-2000 «Мониторы радиационные ядерных материалов». В соответствии с упомянутым ГОСТом, порог обнаружения по гамма-излучению, равный минимальной регистрируемой активности Qmin гамма-источника 137Cs, даже для самых «грубых» (наименее чувствительных) носимых РМ III категории должен составлять не более Qmin=600 кБк. Причем указанный порог соответствует расстоянию 1 м при скорости движения источника не более 0,5 м/с и вероятности ложных тревог 0,05 (см. таблицу 1 в приложении 1).It is appropriate to emphasize that it is customary to quantify the sensitivity of search radiometers with the values of detection thresholds regulated in the Russian Federation by GOST R 51635-2000 “Monitors of radiation of nuclear materials”. In accordance with the mentioned GOST, the gamma-ray detection threshold equal to the minimum recorded activity Q min of the 137 Cs gamma source, even for the “coarsest” (least sensitive) wearable PM III category should be no more than Q min = 600 kBq. Moreover, the specified threshold corresponds to a distance of 1 m at a source velocity of not more than 0.5 m / s and a probability of false alarms of 0.05 (see table 1 in Appendix 1).

Наши оценки показывают, что при указанных условиях пороги обнаружения упомянутых выше дозиметров-радиометров МКС-10Д, МКС-15Д и близких к ним составляют величину не ниже Qmin=50 МБк. Анализ показывает, что для решения задач поиска РВ по гамма-излучению на больших территориях пригодны только радиометры или дозиметры, в которых используются высокоэффективные твердотельные сцинтилляторы.Our estimates show that under these conditions, the detection thresholds of the aforementioned dosimeters-radiometers MKS-10D, MKS-15D and close to them are no less than Q min = 50 MBq. The analysis shows that to solve the problems of searching for radioactive substances by gamma radiation in large areas, only radiometers or dosimeters that use highly efficient solid-state scintillators are suitable.

Известен дозиметр поисковый ИСП-РМ1703МО-1К [Каталог «Аппаратура радиационного контроля», НЛП «Доза», на сайте компании catalog/], который содержит детектор на основе кристалла Csl-Tl размерами 10×10×40 мм3. Чувствительность такого детектора примерно в 20-50 раз выше, чем газоразрядного, но тем не менее недостаточна для того, чтобы соответствовать требованиям ГОСТ Р 51635-2000. Кроме того, прибор ИСП-РМ1703МО-1К измеряет только гамма-излучение и не пригоден для одновременной регистрации как гамма-, так и нейтронного излучения.A known search dosimeter ISP-RM1703MO-1K [Catalog "Radiation Monitoring Equipment", NLP "Dose", on the catalog / website of the company], which contains a detector based on a Csl-Tl crystal with dimensions 10 × 10 × 40 mm 3 . The sensitivity of such a detector is approximately 20-50 times higher than that of a gas-discharge detector, but nevertheless insufficient to meet the requirements of GOST R 51635-2000. In addition, the ICP-RM1703MO-1K device measures only gamma radiation and is not suitable for simultaneously recording both gamma and neutron radiation.

Известен поисковый гамма-радиометр ДКС-96В со сцинтилляционным блоком детектирования на основе кристалла Nal(Tl) ⌀63×63 мм [], который применяется для обнаружения радиоактивного загрязнения и источников излучения в металлоломе, в грузах автомобильного и морского транспорта. ДКС-96 В рекламируется, как «не имеющий аналогов в РФ по чувствительности к гамма-излучению». ДКС-96В действительно почти в 200 раз более чувствительный, чем приборы на счетчиках Гейгера. Этот детектор пригоден для решения задач поиска РВ по гамма-излучению на больших территориях в соответствии с ГОСТ Р 51635. Однако, ДКС-96В не пригоден для одновременной регистрации как гамма-, так и нейтронного излучения.Known search gamma radiometer DKS-96V with a scintillation detection unit based on a Nal (Tl) crystal ⌀63 × 63 mm [], which is used to detect radioactive contamination and radiation sources in scrap metal, in cargoes of automobile and marine transport. DKS-96 V is advertised as “having no analogues in the Russian Federation in terms of sensitivity to gamma radiation”. DKS-96V is really almost 200 times more sensitive than devices on Geiger counters. This detector is suitable for solving the problems of searching for radioactive substances by gamma radiation in large areas in accordance with GOST R 51635. However, the DKS-96V is not suitable for simultaneously detecting both gamma and neutron radiation.

Известен сцинтилляционный детектор нейтронов (Пат.3382368 США), включающий замедлитель из полиэтилена или полипропилена, сцинтиллятор 6LiI:Eu и ФЭУ. Сцинтиллятор имеет плотность 4,06 г/см3, сцинтилляционную эффективность 0,2-0,3 относительно таковой для NaI:T1 и длину волны люминесценции 460 нм. Известный сцинтилляционный детектор может быть использован как носимый радиационный монитор для регистрации нейтронного излучения, однако, он не пригоден для одновременной регистрации как нейтронного, так и гама-излучения.Known scintillation neutron detector (US Pat. No. 3,338,368 USA), including a moderator made of polyethylene or polypropylene, scintillator 6 LiI: Eu and PMT. The scintillator has a density of 4.06 g / cm 3 , the scintillation efficiency is 0.2-0.3 relative to that for NaI: T1, and the luminescence wavelength is 460 nm. The known scintillation detector can be used as a wearable radiation monitor for detecting neutron radiation, however, it is not suitable for simultaneous detection of both neutron and gamma radiation.

Известен сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов (Пат. 3398278 США), включающий замедлитель из полиэтилена, сцинтиллятор ZnS:Ag и ФЭУ. Известный сцинтилляционный детектор может быть использован как носимый радиационный монитор для регистрации нейтронного излучения, однако, он не пригоден для одновременной регистрации и мониторинга как нейтронного, так и гамма-излучения.Known scintillation detector of fast neutrons (US Pat. 3398278 USA), including a moderator of polyethylene, a ZnS: Ag scintillator and PMT. The known scintillation detector can be used as a portable radiation monitor for detecting neutron radiation, however, it is not suitable for simultaneous registration and monitoring of both neutron and gamma radiation.

Известен сцинтилляционный детектор для радиационного мониторинга нейтронов (Пат. 2143711 РФ, МПК G01T 1/20, 3/00) на основе пластика и 6Li-силикатного стекла, чувствительный как к быстрым, так и к тепловым нейтронам. Известный детектор содержит сцинтиблок и блок электронной обработки сигналов. Однако известный сцинтилляционный детектор не пригоден для использования в качестве носимого радиационного монитора для одновременной регистрации нейтронного и гамма-излучения.Known scintillation detector for radiation monitoring of neutrons (Pat. 2143711 RF, IPC G01T 1/20, 3/00) based on plastic and 6 Li-silicate glass, sensitive to both fast and thermal neutrons. The known detector contains a scintillation block and an electronic signal processing unit. However, the known scintillation detector is not suitable for use as a portable radiation monitor for the simultaneous detection of neutron and gamma radiation.

Известен радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-1Е [, НПЦ «Аспект», г.Дубна], предназначенный для поиска (обнаружения, локализации) ЯМ и РВ. В прибор МКС-А03-1Е встроены сцинтилляционный детектор на основе кристалла Nal Т1 размерами ⌀34×47 мм, и счетчики нейтронов на основе трубок, заполненных 3He. Однако чувствительность гамма-детектора в указанном приборе невысока: в соответствии с ГОСТ Р 51635 по порогу обнаружения прибор МКС-А03-1Е быть отнесен к РМ III категории. (Подробнее и с целью сопоставления с упомянутыми выше аналогами конкретные цифры порогов обнаружения приведены в приложении 1, таблице 1). Кроме того, в указанном приборе МКС отсутствуют технические и программные средства связи со спутниковой навигационной системой (СНС) для привязки регистрируемых уровней радиации к конкретным точкам обследуемой территории. Следует подчеркнуть, что для поиска и обнаружения ЯМ и РВ на контролируемых участках местности наличие в современном поисковом приборе средств связи с СНС считается совершенно необходимым.Known universal portable radiometer spectrometer MKS-A03-1E [, Scientific and Practical Center “Aspect”, Dubna], designed for the search (detection, localization) of nuclear materials and radioactive substances. A scintillation detector based on a Nal T1 crystal разм34 × 47 mm in size and neutron counters based on tubes filled with 3 He are built into the MKS-A03-1E instrument. However, the sensitivity of the gamma detector in the indicated device is low: in accordance with GOST R 51635, according to the detection threshold, the MKS-A03-1E device should be assigned to PM III category. (For more details and with the aim of comparing with the analogues mentioned above, specific numbers of detection thresholds are given in Appendix 1, Table 1). In addition, in the indicated device of the ISS there are no hardware and software for communication with the satellite navigation system (SNA) for linking the recorded radiation levels to specific points of the surveyed area. It should be emphasized that for the search and detection of NM and RS in controlled areas, the presence in the modern search instrument of communication with the SNA is considered absolutely necessary.

Наиболее близким к заявляемому является носимый радиационный монитор НОРМ [(а). А.С.Шеин, А.Ю.Дерстуганов, Л.В.Викторов, А.Л.Крымов, Г.А.Кунцевич, Б.В.Шульгин. Носимый радиационный монитор. Тезисы доклада на Международном совещании «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии» (ППСР-2011). С-Петербург. М.: «НТЦ Экспертцентр», 2011, С.8. (б). А.С.Шеин, А.Ю.Дерстуганов, Л.В.Викторов, А.Л.Крымов, Г.А.Кунцевич, Б.В.Шульгин / Носимый радиационный монитор // Информационный листок Физико-технологического института ФТИ УрФУ №15 от 11.02.2012], предназначенный для поиска источников гамма-излучения на больших территориях в труднодоступных местах.]Closest to the claimed is a wearable radiation monitor NORM [(a). A.S. Shein, A.Yu. Derstuganov, L.V. Viktorov, A.L. Krymov, G.A. Kuntsevich, B.V. Shulgin. Wearable radiation monitor. Abstracts at the International Meeting "Problems of Applied Spectrometry and Radiometry" (PPSR-2011). St. Petersburg M .: "STC Expert Center", 2011, p.8. (b) A.S. Shein, A.Yu.Derstuganov, L.V. Viktorov, A.L. Krymov, G.A. Kuntsevich, B.V. Shulgin / Wearable radiation monitor // Information sheet of the Physics and Technology Institute of the Physics and Technology Institute of the Physicotechnical Institute, UrFU No. 15 of 11.02.2012], designed to search for sources of gamma radiation in large areas in remote places.]

Известный носимый радиационный монитор НОРМ включает в себя сцинтилляционный пластиковый детектор (полистирол с добавкой РОРОР) размерами 25×13×3,5 см3; ФЭУ; подсистему питания на базе аккумуляторной батареи; усилитель-формирователь; интеллектуальный модуль управления с жидкокристаллическим индикатором, радиоканал (433 МГц, 10 мВт) для связи с центральной ЭВМ; канал связи со спутниковой навигационной системой СНС; станковый рюкзак для переноски. Интеллектуальный модуль управления снабжен специальным программным обеспечением для управления процедурами измерения и обеспечения синхронной посекундной записи результатов измерений (скорости счета детектора гамма-излучения с координатами точки измерения, получаемыми от СНС) как в локальную энергонезависимую память, так и в базу данных центра управления по радиоканалу или по каналу связи RS485. Прибор НОРМ отличается высокой чувствительностью: порог регистрации гамма-излучения от 137Cs составляет (для условий, указанных в приложении 1) Qmin=65 кБк, что соответствует по ГОСТ Р 51635-2000 носимому РМ первой категории. Однако известный носимый радиационный монитор НОРМ не имеет канала регистрации нейтронного излучения, поэтому он не пригоден для одновременной регистрации как нейтронного, так и гама-излучения.The well-known wearable radiation monitor NORM includes a scintillation plastic detector (polystyrene with the addition of POPOP) with dimensions of 25 × 13 × 3.5 cm 3 ; PMT; power subsystem based on the battery; amplifier driver; an intelligent control module with a liquid crystal indicator, a radio channel (433 MHz, 10 mW) for communication with a central computer; communication channel with satellite navigation system SNA; easel backpack for carrying. The intelligent control module is equipped with special software for managing measurement procedures and providing synchronous second-by-second recording of measurement results (gamma radiation detector count rates with the coordinates of the measurement point received from the SNA) both in the local non-volatile memory and in the control center database via radio channel or over the communication channel RS485. The NORM device is highly sensitive: the threshold for detecting gamma radiation from 137 Cs is (for the conditions specified in Appendix 1) Q min = 65 kBq, which corresponds to wearable RM of the first category according to GOST R 51635-2000. However, the well-known wearable radiation monitor NORM does not have a channel for detecting neutron radiation, therefore it is not suitable for simultaneous registration of both neutron and gamma radiation.

Задачей разработки полезной модели является создание носимого радиационного монитора, пригодного для одновременной регистрации как гамма-, так и нейтронного излучения в автономном режиме, то есть пригодного для контроля радиационной обстановки, связанной со смешанными радиационными полями.The task of developing a utility model is to create a portable radiation monitor suitable for simultaneous recording of both gamma and neutron radiation in an autonomous mode, that is, suitable for monitoring the radiation situation associated with mixed radiation fields.

Задача решается за счет того, что в носимый радиационный монитор, включающий чувствительный к гамма-излучению пластиковый сцинтилляционный детектор, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), усилитель-формирователь сигналов от гамма-детектора, встроенный для управления и обработки информации интеллектуальный модуль с жидкокристаллическим индикатором, подсистему питания, радиоканал связи с центральным компьютером и канал связи со спутниковой навигационной системой, дополнительно вводится нейтронный детектор на базе гелиевых газоразрядных счетчиков, аппаратно и программно связанный со встроенным интеллектуальным модулем через дополнительный усилитель-формирователь. Причем в подсистему питания на базе аккумулятора, содержавшую в своем составе преобразователь высокого напряжения для питания ФЭУ, дополнительно вводится специальный преобразователь высокого напряжения для питания гелиевых счетчиков, а интеллектуальный модуль управления снабжен дополнительным программным обеспечением для управления процедурами регистрации нейтронного излучения и для обработки информации, поступающей от гамма- и нейтронных датчиков.The problem is solved due to the fact that a portable radiation monitor including a gamma-sensitive plastic scintillation detector, optically coupled to a photomultiplier tube (PMT), an amplifier-driver of signals from a gamma detector, an intelligent module with a liquid crystal integrated to control and process information an indicator, a power subsystem, a radio communication channel with a central computer and a communication channel with a satellite navigation system, an neutron detector based on elievyh discharge counters in hardware and software associated with integrated intelligent module through an additional driver amplifier. Moreover, a special high-voltage converter for supplying helium counters is additionally introduced into the power subsystem based on the battery, which contained a high-voltage converter for powering the PMT, and the intelligent control module is equipped with additional software for controlling the procedures for detecting neutron radiation and for processing the information received from gamma and neutron sensors.

Состав предлагаемого носимого радиационного монитора представлен на блок-схеме (фигура 1), где использованы следующие условные обозначения:The composition of the proposed wearable radiation monitor is presented in the block diagram (figure 1), where the following conventions are used:

1. - пластиковый сцинтилляционный детектор (полистирол с добавкой РОРОР);1. - a plastic scintillation detector (polystyrene with the addition of POPOP);

2. - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ);2. - photomultiplier tube (PMT);

3. - усилитель-формирователь сигналов от гамма-детектора;3. - amplifier-driver of signals from a gamma detector;

4. - нейтронный детектор на базе гелиевых газоразрядных счетчиков;4. - neutron detector based on helium gas-discharge counters;

5. - усилитель-формирователь сигналов от нейтронного детектора;5. - amplifier-driver of signals from a neutron detector;

6. - интеллектуальный модуль управления;6. - intelligent control module;

7. - жидкокристаллический индикатор;7. - liquid crystal indicator;

8. - подсистема питания;8. - power subsystem;

9. - преобразователь высокого напряжения для питания делителя ФЭУ;9. - a high voltage converter for powering the PMT divider;

10. - преобразователь высокого напряжения для питания газоразрядных счетчиков нейтронов;10. - a high voltage converter for supplying gas discharge neutron counters;

11. - аккумуляторная батарея;11. - battery;

12. - радиоканал с антенной для связи с центральной ЭВМ;12. - a radio channel with an antenna for communication with a central computer;

13. - канал связи со спутниковой навигационной системой СНС (содержит отдельную антенну).13. - A communication channel with the SNA satellite navigation system (contains a separate antenna).

Конструктивно все перечисленные узлы и блоки, входящие в состав НОРМ, размещены в едином легком дюралюминиевом корпусе, прикрепленном к станковому рюкзаку, необходимому для удобства переноски прибора при движении по обследуемой территории (по труднодоступной местности). Узлы корпуса прибора обеспечивают его ударо-вибро-прочность.Structurally, all of the listed units and blocks that are part of the NORM are located in a single lightweight duralumin case attached to an easel backpack, which is necessary for the convenience of carrying the device when moving around the surveyed area (in difficult terrain). Nodes of the device body provide its shock-vibration-strength.

Пример практической реализации конструкции предлагаемого НОРМ представлен на эскизном чертеже, фигура 2, где использованы следующие условные обозначения:An example of a practical implementation of the design of the proposed NORM is presented in the sketch drawing, figure 2, where the following conventions are used:

1. - пластиковый сцинтилляционный детектор размерами, например, 25×13×3,5 см3, оптически связанный с ФЭУ;1. - a plastic scintillation detector with dimensions of, for example, 25 × 13 × 3.5 cm 3 optically coupled to a PMT;

2. - нейтронный детектор на базе трех или более гелиевых газоразрядных счетчиков;2. - a neutron detector based on three or more helium gas-discharge counters;

3. - электронные узлы (усилители, преобразователи высокого напряжения, интеллектуальный модуль управления);3. - electronic components (amplifiers, high voltage converters, intelligent control module);

4. - жидкокристаллический индикатор;4. - liquid crystal indicator;

5. - станковый рюкзак;5. - easel backpack;

6. - аккумуляторная батарея;6. - rechargeable battery;

7. - антенна радиоканала связи с центральной ЭВМ;7. - the antenna of the radio communication channel with the central computer;

8. - антенна спутниковой навигационной системы (СНС).8. - The antenna of the satellite navigation system (SNA).

Счетчики нейтронов располагаются в одной плоскости и закрепляются рядом с пластиковым сцинтилляционным детектором.The neutron counters are located in the same plane and are fixed next to the plastic scintillation detector.

Устройство работает в двух возможных функциональных режимах: а) основной режим - регистрация гамма-излучения; б) дополнительные режимы - регистрация нейтронного излучения или одновременная регистрация гамма- и нейтронного излучения. В случае регистрации гамма-излучения сенсорным элементом детектора является пластиковый сцинтилляционный датчик (полистирол с добавкой РОРОР, или другой пластик типа толуол+р-терфенил или ксилол+р-терфенил, []). В качестве фотоприемного устройства для подсчета возникающих под действием гамма-излучения световых вспышек (сцинтилляций) используется фотоэлектронный умножитель ФЭУ. Далее сигнал от ФЭУ поступает на усилитель-формирователь, информация с выхода которого обрабатывается с помощью встроенного интеллектуального модуля. Приведенный в качестве примера размер сцинтилляционного детектора (25×13×3,5 см3), по нашим оценкам, близок к оптимальному с точки зрения обеспечения баланса двух противоречивых характеристик: а) необходимой чувствительности (что требует увеличения размеров детектора); б) достаточно небольшой массы прибора (что необходимо для удобства переноски).The device operates in two possible functional modes: a) the main mode is the registration of gamma radiation; b) additional modes - registration of neutron radiation or simultaneous registration of gamma and neutron radiation. In the case of detecting gamma radiation, the sensor element of the detector is a plastic scintillation sensor (polystyrene with the addition of POPOP, or another plastic such as toluene + p-terphenyl or xylene + p-terphenyl, []). A photomultiplier tube PMT is used as a photodetector for counting light flashes (scintillations) arising from gamma radiation. Next, the signal from the PMT is fed to the driver amplifier, the information from the output of which is processed using the built-in intelligent module. As an example, the size of the scintillation detector (25 × 13 × 3.5 cm 3 ), according to our estimates, is close to optimal in terms of balancing two conflicting characteristics: a) the necessary sensitivity (which requires an increase in the size of the detector); b) a sufficiently small mass of the device (which is necessary for easy carrying).

В случае регистрации нейтронного излучения сенсорным элементом радиационного монитора является детектор на основе набора из трех и более малогабаритных наполненных гелием (изотоп 3He) нейтронных счетчиков типа СНМ-42 (длина 153 мм, диаметр 18,5 мм и вес 25 г), или СНМ-32 (длина 323 мм, диаметр 18,5 мм и вес 42 г). Нейтронный детектор снабжен преобразователем питания с выходным напряжением более 1500 В. Гелиевый счетчик эффективно регистрирует только тепловые нейтроны. Для них сечение захвата составляет более 4000 барн. Нейтронное излучение, связанное с делящимися материалами (именно они являются предметом поиска и обнаружения при радиационном контроле), имеет широкий спектр энергий с максимумом в области единиц МэВ, то есть в спектре доминируют быстрые нейтроны. Быстрые нейтроны гелиевым счетчиком не будут зарегистрированы, если их не замедлить до тепловых энергий (доли эВ). Функцию замедлителя нейтронов до тепловых энергий в предлагаемой полезной модели исполняет водородсодержащий пластиковый блок сцинтиллятора - блок из полистирола, имеющий толщину 3,5 см, достаточную для замедления значительной части быстрых нейтронов до тепловых энергий. Информация со счетчиков СНМ-42 или СНМ-32 нейтронного канала в виде импульсов поступает в блоки электроники - усилитель формирователь и далее во встроенный интеллектуальный модуль - и обрабатывается по дополнительным алгоритмам, аналогичным применяемым в гамма-канале. Программное обеспечение нейтронного канала аналогично программному обеспечению гамма-канала и решает задачи управления процедурами измерения, первичной (экспрессной) обработки результатов измерений, и обеспечения синхронной посекундной записи в базу данных результатов измерений уровней нейтронного излучения и сигналов от СНС по радиоканалу или по каналу связи RS485. Используемые алгоритмы обработки сигналов от детекторов описаны в патенте авторов описываемой полезной модели НОРМ [Способ поиска и обнаружения источников ионизирующих излучений / Л.В.Викторов, К.В.Ивановских, Ю.Г.Лазарев, В.Л.Петров, А.С.Шеин, Б.В.Шульгин // Патент РФ №2242024. Б.и., 1071272004, №34]. Чувствительность счетчиков СНМ-42 или СНМ-32 к нейтронам согласно техническим условиям ОДО 339.281 ТУ составляет 0,8, что обеспечивает регистрацию 80 процентов тепловых нейтронов, попадающих в чувствительный объем счетчиков.If neutron radiation is detected, the sensor element of the radiation monitor is a detector based on a set of three or more small helium ( 3 He isotope) neutron counters of the SNM-42 type (length 153 mm, diameter 18.5 mm and weight 25 g), or SNM -32 (length 323 mm, diameter 18.5 mm and weight 42 g). The neutron detector is equipped with a power converter with an output voltage of more than 1500 V. A helium counter effectively detects only thermal neutrons. For them, the capture cross section is more than 4000 bar. Neutron radiation associated with fissile materials (they are the subject of search and detection during radiation monitoring) has a wide range of energies with a maximum in the range of units of MeV, that is, fast neutrons dominate in the spectrum. Fast neutrons will not be detected by a helium counter unless they are slowed down to thermal energies (fractions of eV). The function of the moderator of neutrons to thermal energies in the proposed utility model is performed by a hydrogen-containing plastic scintillator block - a polystyrene block having a thickness of 3.5 cm, sufficient to slow down a significant part of fast neutrons to thermal energies. Information from the SNM-42 or SNM-32 counters of the neutron channel in the form of pulses is transmitted to the electronics blocks - the amplifier driver and then to the built-in intelligent module - and is processed using additional algorithms similar to those used in the gamma channel. The neutron channel software is similar to the gamma channel software and solves the problems of controlling measurement procedures, primary (express) processing of measurement results, and ensuring synchronous second-by-second recording of the results of measurements of neutron radiation levels and signals from the SNA via the radio channel or RS485 communication channel to the database. The used algorithms for processing signals from detectors are described in the patent of the authors of the described utility model NORM [Method for searching and detecting sources of ionizing radiation / L.V. Viktorov, K.V. Ivanovskikh, Yu.G. Lazarev, V.L. Petrov, A.S. .Shein, B.V. Shulgin // RF patent №2242024. B. I., 1071272004, No. 34]. The sensitivity of the SNM-42 or SNM-32 counters to neutrons according to the technical conditions of ODO 339.281 TU is 0.8, which ensures the registration of 80 percent of thermal neutrons falling into the sensitive volume of the counters.

Носимый монитор НОРМ имеет следующие технические характеристики.The NORM wearable monitor has the following specifications.

- Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения 0,05…3,0 МэВ.- The energy range of the recorded gamma radiation of 0.05 ... 3.0 MeV.

- Минимальная регистрируемая активность гамма-источника 137Cs на расстоянии 1 м при скорости движения источника не более 0,5 м/с и при вероятности ложных тревог не более 0,05 - составляет Qmin1=65 кБк.- The minimum recorded activity of the 137 Cs gamma source at a distance of 1 m with a source velocity of not more than 0.5 m / s and a probability of false alarms of not more than 0.05 is Q min1 = 65 kBq.

- Порог регистрации нейтронного излучения при использовании трех гелиевых счетчиков СНМ-32 и при тех же условиях обнаружения (на расстоянии до источника 1 м, скорости движения источника не более 0,5 м/с, вероятности ложных тревог не более 0,05) составляет 1,5·104 нейтр/с,- The threshold for detecting neutron radiation when using three SNM-32 helium counters and under the same conditions of detection (at a distance of 1 m from the source, the speed of the source is not more than 0.5 m / s, the probability of false alarms is not more than 0.05) is 1 5 · 10 4 neutron / s,

- Масса элементов гамма-канала (вместе с аккумулятором) - не более 9 кг. Масса элементов, связанных с нейтронным каналом, - не более 1,2 кг. Общая масса монитора не превышает 10,3 кг.- The mass of the elements of the gamma channel (together with the battery) is not more than 9 kg. The mass of elements associated with the neutron channel is not more than 1.2 kg. The total weight of the monitor does not exceed 10.3 kg.

- Дальность связи по радиоканалу - 250÷400 м.- The communication range over the radio channel is 250 ÷ 400 m.

Указанный порог регистрации нейтронного излучения соответствует по ГОСТ Р 51635 мониторам нейтронного излучения III категории. При необходимости повысить чувствительность (снизить порог обнаружения) количество гелиевых счетчиков в НОРМ может быть увеличено до 5.The indicated threshold for detecting neutron radiation corresponds to category III neutron radiation monitors in accordance with GOST R 51635. If necessary, increase the sensitivity (lower the detection threshold), the number of helium counters in the NORM can be increased to 5.

Предлагаемая полезная модель носимого радиационного монитора обеспечивает технический эффект: носимый радиационный монитор пригоден для одновременной и раздельной регистрации как нейтронного, так и гамма-излучения в автономном режиме; пригоден для поиска (обнаружения и локализации) ядерных материалов и радиоактивных веществ по гамма- и нейтронному излучению и для радиационного мониторинга местности в смешанных радиационных полях. Указанный технический эффект достигается за счет трех важных факторов: обеспечения высокой чувствительности предлагаемого носимого радиационного монитора, введения в состав прибора нейтронного канала, а также наличия в составе прибора технических и программных средств связи с СНС для привязки регистрируемых уровней радиации к конкретным точкам обследуемой территории.The proposed utility model of a portable radiation monitor provides a technical effect: a portable radiation monitor is suitable for simultaneous and separate registration of both neutron and gamma radiation in an autonomous mode; It is suitable for searching (detecting and localizing) nuclear materials and radioactive substances by gamma and neutron radiation and for radiation monitoring of the terrain in mixed radiation fields. The indicated technical effect is achieved due to three important factors: ensuring the high sensitivity of the proposed portable radiation monitor, introducing a neutron channel into the device, as well as the availability of hardware and software for communication with the SNA in the device for linking the recorded radiation levels to specific points of the surveyed area.

Claims (1)

Носимый радиационный монитор, включающий чувствительный к гамма-излучению пластиковый сцинтилляционный детектор, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем, усилитель-формирователь сигналов от фотоэлектронного умножителя, подсистему питания на базе аккумулятора, радиоканал связи с центральным компьютером, канал связи со спутниковой навигационной системой и интеллектуальный модуль управления и обработки информации с жидкокристаллическим индикатором, отличающийся тем, что дополнительно содержит нейтронный детектор на базе гелиевых газоразрядных счетчиков, аппаратно и программно связанный с интеллектуальным модулем через дополнительный усилитель-формирователь.
Figure 00000001
Wearable radiation monitor, including a gamma-sensitive plastic scintillation detector, optically coupled to a photoelectronic multiplier, an amplifier-driver of signals from a photoelectronic multiplier, a battery-based power subsystem, a radio communication channel with a central computer, a communication channel with a satellite navigation system and an intelligent control module and processing information with a liquid crystal indicator, characterized in that it further comprises a neutron detector based helium gas-discharge meters, hardware and software connected to the intelligent module through an additional amplifier-driver.
Figure 00000001
RU2012126452/28U 2012-06-25 2012-06-25 WEARABLE RADIATION MONITOR RU123978U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126452/28U RU123978U1 (en) 2012-06-25 2012-06-25 WEARABLE RADIATION MONITOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126452/28U RU123978U1 (en) 2012-06-25 2012-06-25 WEARABLE RADIATION MONITOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU123978U1 true RU123978U1 (en) 2013-01-10

Family

ID=48807535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012126452/28U RU123978U1 (en) 2012-06-25 2012-06-25 WEARABLE RADIATION MONITOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU123978U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8058624B2 (en) Method of detection of fast neutrons
CA2528177A1 (en) Neutron and gamma ray monitor
US20210263170A1 (en) Radioactive source calibration
WO2020014765A1 (en) Gamma and neutron radiation detection unit
Madden et al. An imaging neutron/gamma-ray spectrometer
RU137122U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF MATERIALS BY MEANS OF LABELED NEUTRONS
RU123978U1 (en) WEARABLE RADIATION MONITOR
US10191161B1 (en) Device and method for the location and identification of a radiation source
Brunelli et al. DRAGoN: drone for radiation detection of gammas and neutrons
Yamamoto et al. A compact and high efficiency GAGG well counter for radiocesium concentration measurements
RU2308056C1 (en) Scintillation detector
US10775514B2 (en) System for detecting and locating radioactive sources
RU105474U1 (en) DETECTOR FOR REGISTRATION OF IONIZING RADIATIONS
Park et al. Remote radiation sensing module based on a silicon photomultiplier for industrial applications
Kolesnikov et al. Characteristics of ZnS (Ag)+ 6LiF Scintillator-Based Detector Used as a Neutron Dosimeter
Aguayo et al. The/spl mu/-witness detector: a ruggedized, portable, flux meter for cosmogenic activation monitoring
Kessler et al. Development and characterization of scintillation based detectors for the use in radiological early warning networks
Shao et al. Design of a Portable Phoswich Detector for Simultaneous α, β, and γ Identification
Ha Status of the COSINE-100 experiment at Yangyang
Mukhopadhyay et al. International Detection Equipment for Materials Out of Regulatory Control
RU2457469C1 (en) Mobile device for identifying concealed substances (versions)
RU2347241C1 (en) Detector for recording of ionising radiation
Dzhappuev et al. The Carpet-3 Multipurpose Air Shower Array of the Baksan Neutrino Observatory of the Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences
Legere et al. A Compton Telescope for Remote Location and Identification of Radioactive Material
Bloser et al. A Compton telescope for remote location and identification of radioactive material

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130626